JP2006303046A

JP2006303046A - 半導体装置

Info

Publication number: JP2006303046A
Application number: JP2005120446A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hamaya; 毅濱谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】バッファコート膜の膨張収縮応力によるスクライブライン周辺の保護膜及び各配線層のクラック或いは内部剥離、ダメージを防止する。
【解決手段】半導体ウェハ上に複数の半導体チップ１からなる領域を有し、複数の半導体チップ１の保護膜２上にそれぞれ半導体チップ全体を覆うバッファコート膜３が形成された半導体装置であって、バッファコート膜３にスリット５を形成した。このスリット５によって、フィラーアタック防止効果を損なうことなく、半導体ウェハの封止工程時の熱ストレスによるバッファコート膜３の膨張収縮応力は分断され、クラック及び内部剥離やダメージを防止することが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置組立工程である封止工程において熱ストレスを受ける半導体装置に関するものである。

従来、半導体ウェハは、各配線層の層間絶縁膜は厚い上に固く、また層数も少なく単純なため、封止工程によるクラック或いは剥離、ダメージ等は小さく、信頼性においても問題にはならなかった。しかしながら拡散プロセスの微細化技術の進展に伴い、各配線層間の層間膜の薄膜化、更には配線層数の増大により、封止工程におけるフィラーアタック（封止樹脂中にある固形物により半導体チップの保護膜にクラックやダメージを与えること）が発生し、信頼性にも影響を及ぼしはじめた。

そこで従来は、図３に示すように、半導体チップ１の保護膜２を更に厚くしたり、半導体チップ１の保護膜２の上にバッファコート膜３（ポリイミド等）を施し、このバッファコート膜３をクッションとして封止樹脂中にある固形物による半導体チップ１の保護膜２へのクラックやダメージを防ぎ、フィラーアタックの防止を行ってきた（例えば特許文献１）。
特開平２−２５７６５７号公報

しかしながら、更なる拡散プロセスの微細化に伴い、拡散プロセスにおける平坦化技術が進み、平坦化するため機械的化学研磨により各配線層の層間絶縁膜の薄膜化が更に進み、これに伴い工程数及び層間絶縁膜の各層数が増加し複雑になってきた。その上更に、同じく拡散プロセスの微細化技術により、各配線間の距離が狭くなり配線間容量が増大し、配線遅延の問題が顕著になってきた。そこでその配線間遅延を小さくするため配線間に挟まれている絶縁膜に誘電率の低い絶縁膜（低誘電率膜）を採用することによって配線間容量が増大するのを防ごうとしている。しかし誘電率が３.０以下を実現する低誘電率膜は、従来から採用されていたシリコン酸化膜よりも機械的強度が大きく低下する。このことから図３（ａ）の平面図に示すように上記のフィラーアタック防止を目的としたバッファコート膜３が、逆に封止工程における熱ストレスにより膨張収縮し、その膨張収縮応力によって図３（ｃ）の断面図に示すようにスクライブライン周辺の保護膜２及び各配線層の層間絶縁膜のクラック或いは内部剥離、ダメージを引き起こす原因となってきた。

すなわち、従来、フィラーアタック防止を目的としたバッファコート膜３はポリイミド等の非吸水性の樹脂で、半導体チップ１の保護膜２上にスピンコートによって塗布され、マスクによってパターンニングされる。その後高温硬化して形成される。そして図３（ａ）の平面図に示すようにパッド４以外すべてバッファコート膜３に覆われているため、熱ストレスによりこのバッファコート膜３が膨張収縮し、その膨張収縮応力７が半導体チップ１の特に４隅に集中し、剥離６やクラックを引き起こす可能性がある。

したがって、本発明の目的は、上記従来の課題を解決するもので、バッファコート膜の膨張収縮応力によるスクライブライン周辺の保護膜及び各配線層のクラック或いは内部剥離、ダメージを防止する半導体装置を提供することである。

上記課題を解決するために本発明の請求項１記載の半導体装置は、半導体ウェハ上に複数の半導体チップからなる領域を有し、前記複数の半導体チップの保護膜上にそれぞれ半導体チップ全体を覆うバッファコート膜が形成された半導体装置であって、前記バッファコート膜にスリットを形成した。

請求項２記載の半導体装置は、請求項１記載の半導体装置において、前記バッファコート膜が前記スリットによって分割されている。

請求項３記載の半導体装置は、請求項１または２記載の半導体装置において、前記バッファコート膜は非吸水性の樹脂である。

本発明の請求項１記載の半導体装置によれば、バッファコート膜にスリットを形成したので、半導体ウェハの封止工程時の熱ストレスによるバッファコート膜の膨張収縮応力を低減することができる。すなわち、従来、熱ストレスによりこのバッファコート膜が膨張収縮し、その膨張収縮応力が半導体チップの特に４隅に集中し、剥離やクラックを引き起こす可能性があったが、バッファコート膜のパターニングの際に、応力集中する箇所にスリットを入れることによって、応力集中によるスクライブライン周辺の保護膜及び各配線層の層間絶縁膜のクラック或いは内部剥離、ダメージの防止を実現できる。その結果、半導体装置の信頼性を向上することが可能となる。

また、バッファコート膜のスリットパターンによる特有のプロセスを追加や設備の投資をする必要が無く、マスクのみの変更で対応が可能なため従来と同様の拡散工程及び拡散期間が維持できることも大きな特徴である。

請求項２では、バッファコート膜がスリットによって分割されているので、バッファコート膜の熱ストレスによる応力集中を分散させることができる。

請求項３では、バッファコート膜は非吸水性の樹脂であるので、バッファコート膜の膨張収縮を抑えることができる。

以下、本発明の実施形態の半導体装置について図面を参照しながら説明する。

本発明の第１の実施形態を図１に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明における第１の実施形態の半導体装置の平面図、（ｂ）は断面図である。

図１において、１は半導体チップ、２は保護膜、３はバッファコート膜、４はパッド、５はスリットである。

本発明における実施形態の半導体装置は、半導体ウェハ上に複数の半導体チップ１からなる領域を有し、複数の半導体チップ１の保護膜２上にそれぞれ半導体チップ全体を覆うバッファコート膜３が形成され、このバッファコート膜３にスリット５を形成している。また、半導体チップ１には複数の配線層、および各配線層間に層間絶縁膜が形成されている（図示せず）。配線間遅延を小さくするため層間絶縁膜に誘電率の低い絶縁膜（低誘電率膜）を採用してもよい。

この場合、半導体チップ１の配線工程形成後、保護膜２が形成される。その保護膜２上にリソグラフィ工程でパターンニングし、スリット５が形成されたバッファコート膜３を形成する。バッファコート膜３は、ポリイミド等の吸水性を有する樹脂である。スリット５は、図１（ａ）に示すようにその膨張収縮応力が集中する半導体チップ１の４隅に斜め４５度で形成する。このスリット５によって、フィラーアタック防止効果を損なうことなく膨張収縮応力は分断され、クラック及び内部剥離やダメージを防止することが出来る。なお、スリット５は、バッファコート膜３を分離するように設けてもよく、または繋がるように設けてもよい。

また、バッファコート膜３は、マスクによるパターニングの際に、応力集中する箇所にスリットを入れることによって実現できる。このため、バッファコート膜３のスリットパターンによる特有のプロセスを追加や設備の投資をする必要が無く、マスクのみの変更で対応が可能なため従来と同様の拡散工程及び拡散期間が維持できる。

本発明の第２の実施形態を図２に基づいて説明する。図２（ａ）は本発明における第２の実施形態の半導体装置の平面図、（ｂ）は断面図である。

図２に示すとおり、第１の実施形態と同様、保護膜２上にリソグラフィ工程でパターンニングしたスリット５が形成されたバッファコート膜３を形成する。

第１の実施形態と異なる点はバッファコート膜３がスリット５によって複数に分割される点である。この場合、図２（ａ）に示すように、半導体チップ１を４等分に分割するよう十字にスリット５を形成している。これによってフィラーアタック防止効果を損なうことなく膨張収縮応力は４分の１に軽減され、クラック及び内部剥離やダメージを防止することが出来る。

本発明に係る半導体装置は、半導体装置組立工程である封止工程における熱ストレスによりバッファコート膜が膨張収縮し、その膨張収縮応力によって発生するスクライブライン周辺の保護膜及び各配線層の層間絶縁膜のクラック或いは内部剥離、ダメージの防止を実現する効果を有し、各配線層の層間絶縁膜の薄膜化が進み、工程数および層間絶縁膜の各層数が増加した半導体装置に有用である。

（ａ）は本発明における第１の実施形態の半導体装置の平面図、（ｂ）は断面図である。（ａ）は本発明における第２の実施形態の半導体装置の平面図、（ｂ）は断面図である。（ａ）は従来例の半導体装置の平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は従来の問題点を示す説明図である。

符号の説明

１半導体チップ
２保護膜
３バッファコート膜
４パッド
５スリット
６剥離
７膨張収縮応力

Claims

半導体ウェハ上に複数の半導体チップからなる領域を有し、前記複数の半導体チップの保護膜上にそれぞれ半導体チップ全体を覆うバッファコート膜が形成された半導体装置であって、前記バッファコート膜にスリットを形成したことを特徴とする半導体装置。
前記バッファコート膜が前記スリットによって分割されている請求項１記載の半導体装置。
前記バッファコート膜は非吸水性の樹脂である請求項１または２記載の半導体装置。